Ausbreitungsverzögerung für CMOS mit Übergang von hoher zu niedriger Ausgangsleistung Taschenrechner

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Eigenschaften der CMOS-Schaltung

✖Die Lastkapazität des CMOS-Inverters wird als kombinierte Kapazitäten zu einer äquivalenten konzentrierten linearen Kapazität definiert.ⓘ Ladekapazität [C_load]			+10% -10%
✖Die Transkonduktanz von NMOS in CMOS ist definiert als die Multiplikation der Elektronenmobilität, des Breiten-Längen-Verhältnisses von NMOS und der Oxidkapazität.ⓘ Transkonduktanz von NMOS [K_n]			+10% -10%
✖Die Versorgungsspannung des CMOS ist definiert als die Versorgungsspannung, die an den Source-Anschluss des PMOS angelegt wird.ⓘ Versorgungsspannung [V_DD]			+10% -10%
✖Die Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias ist definiert als die Gate-Spannung, die zum Einschalten des NMOS erforderlich ist, wenn das Substrat nicht auf Erdpotential liegt.ⓘ Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias [V_T,n]			+10% -10%

✖Die Zeit für den Übergang von High zu Low des Ausgangs ist definiert als die Zeit, die erforderlich ist, damit die Ausgangsspannung von V abfälltⓘ Ausbreitungsverzögerung für CMOS mit Übergang von hoher zu niedriger Ausgangsleistung [ζ_PHL]

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Formel

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Ausbreitungsverzögerung für CMOS mit Übergang von hoher zu niedriger Ausgangsleistung

Formel

`"ζ"_{"PHL"} = ("C"_{"load"}/("K"_{"n"}*("V"_{"DD"}-"V"_{"T,n"})))*((2*"V"_{"T,n"}/("V"_{"DD"}-"V"_{"T,n"}))+ln((4*("V"_{"DD"}-"V"_{"T,n"})/"V"_{"DD"})-1))`

Beispiel

`"0.002292ns"=("0.85fF"/("200µA/V²"*("3.3V"-"0.8V")))*((2*"0.8V"/("3.3V"-"0.8V"))+ln((4*("3.3V"-"0.8V")/"3.3V")-1))`

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Ausbreitungsverzögerung für CMOS mit Übergang von hoher zu niedriger Ausgangsleistung Lösung

SCHRITT 0: Zusammenfassung vor der Berechnung

Gebrauchte Formel

Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig = (Ladekapazität/(Transkonduktanz von NMOS*(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias)))*((2*Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias/(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias))+ln((4*(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias)/Versorgungsspannung)-1))
ζ_PHL = (C_load/(K_n*(V_DD-V_T,n)))*((2*V_T,n/(V_DD-V_T,n))+ln((4*(V_DD-V_T,n)/V_DD)-1))
Diese formel verwendet 1 Funktionen, 5 Variablen

Verwendete Funktionen

ln - Der natürliche Logarithmus, auch Logarithmus zur Basis e genannt, ist die Umkehrfunktion der natürlichen Exponentialfunktion., ln(Number)

Verwendete Variablen

Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig - (Gemessen in Zweite) - Die Zeit für den Übergang von High zu Low des Ausgangs ist definiert als die Zeit, die erforderlich ist, damit die Ausgangsspannung von V abfällt
Ladekapazität - (Gemessen in Farad) - Die Lastkapazität des CMOS-Inverters wird als kombinierte Kapazitäten zu einer äquivalenten konzentrierten linearen Kapazität definiert.
Transkonduktanz von NMOS - (Gemessen in Ampere pro Quadratvolt) - Die Transkonduktanz von NMOS in CMOS ist definiert als die Multiplikation der Elektronenmobilität, des Breiten-Längen-Verhältnisses von NMOS und der Oxidkapazität.
Versorgungsspannung - (Gemessen in Volt) - Die Versorgungsspannung des CMOS ist definiert als die Versorgungsspannung, die an den Source-Anschluss des PMOS angelegt wird.
Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias - (Gemessen in Volt) - Die Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias ist definiert als die Gate-Spannung, die zum Einschalten des NMOS erforderlich ist, wenn das Substrat nicht auf Erdpotential liegt.

SCHRITT 1: Konvertieren Sie die Eingänge in die Basiseinheit

Ladekapazität: 0.85 Femtofarad --> 8.5E-16 Farad (Überprüfen sie die konvertierung hier)
Transkonduktanz von NMOS: 200 Mikroampere pro Quadratvolt --> 0.0002 Ampere pro Quadratvolt (Überprüfen sie die konvertierung hier)
Versorgungsspannung: 3.3 Volt --> 3.3 Volt Keine Konvertierung erforderlich
Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias: 0.8 Volt --> 0.8 Volt Keine Konvertierung erforderlich

SCHRITT 2: Formel auswerten

Eingabewerte in Formel ersetzen

ζ_PHL = (C_load/(K_n*(V_DD-V_T,n)))*((2*V_T,n/(V_DD-V_T,n))+ln((4*(V_DD-V_T,n)/V_DD)-1)) --> (8.5E-16/(0.0002*(3.3-0.8)))*((2*0.8/(3.3-0.8))+ln((4*(3.3-0.8)/3.3)-1))

Auswerten ... ...

ζ_PHL = 2.29191459847163E-12

SCHRITT 3: Konvertieren Sie das Ergebnis in die Ausgabeeinheit

2.29191459847163E-12 Zweite -->0.00229191459847163 Nanosekunde (Überprüfen sie die konvertierung hier)

ENDGÜLTIGE ANTWORT

0.00229191459847163 ≈ 0.002292 Nanosekunde <-- Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig

(Berechnung in 00.004 sekunden abgeschlossen)

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Credits

Erstellt von Priyanka Patel

Lalbhai Dalpatbhai College für Ingenieurwissenschaften (LDCE), Ahmedabad

Priyanka Patel hat diesen Rechner und 25+ weitere Rechner erstellt!

Geprüft von Parminder Singh

Chandigarh-Universität (KU), Punjab

Parminder Singh hat diesen Rechner und 600+ weitere Rechner verifiziert!

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Ausbreitungsverzögerung für Übergangs-CMOS von niedriger zu hoher Ausgangsleistung

Gehen Zeit für den Übergang der Ausgabe von niedrig nach hoch = (Ladekapazität/(Transkonduktanz von PMOS*(Versorgungsspannung-abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias))))*(((2*abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias))/(Versorgungsspannung-abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias)))+ln((4*(Versorgungsspannung-abs(Schwellenspannung von PMOS mit Body Bias))/Versorgungsspannung)-1))

Ausbreitungsverzögerung für CMOS mit Übergang von hoher zu niedriger Ausgangsleistung

Gehen Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig = (Ladekapazität/(Transkonduktanz von NMOS*(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias)))*((2*Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias/(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias))+ln((4*(Versorgungsspannung-Schwellenspannung von NMOS mit Body Bias)/Versorgungsspannung)-1))

Widerstandslast, minimale Ausgangsspannung CMOS

Gehen Minimale Ausgangsspannung der ohmschen Last = Versorgungsspannung-Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))-sqrt((Versorgungsspannung-Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand)))^2-(2*Versorgungsspannung/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand)))

Maximale Eingangsspannung CMOS

Gehen Maximale Eingangsspannung CMOS = (2*Ausgangsspannung für maximalen Eingang+(Schwellenspannung von PMOS ohne Body Bias)-Versorgungsspannung+Transkonduktanzverhältnis*Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias)/(1+Transkonduktanzverhältnis)

Widerstandslast, minimale Eingangsspannung CMOS

Gehen Minimale Eingangsspannung der ohmschen Last = Null-Vorspannungsschwellenspannung+sqrt((8*Versorgungsspannung)/(3*Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))-(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))

Schwellenspannung CMOS

Gehen Grenzspannung = (Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias+sqrt(1/Transkonduktanzverhältnis)*(Versorgungsspannung+(Schwellenspannung von PMOS ohne Body Bias)))/(1+sqrt(1/Transkonduktanzverhältnis))

Minimale Eingangsspannung CMOS

Gehen Minimale Eingangsspannung = (Versorgungsspannung+(Schwellenspannung von PMOS ohne Body Bias)+Transkonduktanzverhältnis*(2*Ausgangsspannung+Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias))/(1+Transkonduktanzverhältnis)

Lastkapazität des kaskadierten Inverter-CMOS

Gehen Ladekapazität = Gate-Drain-Kapazität von PMOS+Gate-Drain-Kapazität von NMOS+Entleeren Sie die Massenkapazität des PMOS+Entleeren Sie die Massenkapazität von NMOS+Interne Kapazität+Gate-Kapazität

Von der Stromversorgung gelieferte Energie

Gehen Von der Stromversorgung gelieferte Energie = int(Versorgungsspannung*Momentaner Drainstrom*x,x,0,Ladeintervall des Kondensators)

Durchschnittliche Ausbreitungsverzögerung CMOS

Gehen Durchschnittliche Ausbreitungsverzögerung = (Zeit für den Übergang der Ausgabe von hoch nach niedrig+Zeit für den Übergang der Ausgabe von niedrig nach hoch)/2

Widerstandslast Maximale Eingangsspannung CMOS

Gehen Widerstandslast Maximale Eingangsspannung CMOS = Null-Vorspannungsschwellenspannung+(1/(Transkonduktanz von NMOS*Lastwiderstand))

Durchschnittliche Verlustleistung CMOS

Gehen Durchschnittliche Verlustleistung = Ladekapazität*(Versorgungsspannung)^2*Frequenz

Schwingungsperiode Ringoszillator CMOS

Gehen Schwingungsperiode = 2*Anzahl der Stufen des Ringoszillators*Durchschnittliche Ausbreitungsverzögerung

Maximale Eingangsspannung für symmetrisches CMOS

Gehen Maximale Eingangsspannung = (3*Versorgungsspannung+2*Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias)/8

Minimale Eingangsspannung für symmetrisches CMOS

Gehen Minimale Eingangsspannung = (5*Versorgungsspannung-2*Schwellenspannung von NMOS ohne Body Bias)/8

Rauschmarge für Hochsignal-CMOS

Gehen Rauschmarge für hohes Signal = Maximale Ausgangsspannung-Minimale Eingangsspannung

Transkonduktanzverhältnis CMOS

Gehen Transkonduktanzverhältnis = Transkonduktanz von NMOS/Transkonduktanz von PMOS

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